一种交联改性的明胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种交联改性的明胶材料及其制备方法，所述明胶材料采用2

【技术实现步骤摘要】
一种交联改性的明胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于食品、医药
，尤其涉及一种交联改性的明胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]明胶是胶原蛋白水解得到的一种天然聚合物，因其成本低、成膜能力强、可再生、可降解等优点而被广泛用作薄膜材料。明胶既保留了胶原蛋白的一些识别序列，使其有利于细胞贴附、生长和分化，又表现出比胶原蛋白低的抗原性，使得其成为理想的组织工程材料。但由于明胶主要由α、β、γ链和部分破碎的α链片段组成，分子段不均匀，明胶相关材料具有刚性差、易变形、力学性能差和抗水溶性差的缺点，导致其在生理温度(37℃)条件下会快速溶解，这些缺陷限制了明胶在诸多领域中的应用。
[0003]针对上述问题，科学家们长期以来一直尝试使用各种方法对明胶进行改性，以提高其抗水溶性和机械稳定性，包括物理改性、化学改性、酶法改性等。物理改性不需要任何试剂，但其交联程度低，改性不明显。酶类交联剂可催化明胶分子间进行不同类型的反应，安全性好，但是交联效率低，所得到的交联产物无法在水中长期保持。以醛类为代表的化学交联法仍然被认为是最有效和最流行的交联明胶的方法，常见的醛类有甲醛、戊二醛等。然而醛类交联的明胶材料在使用过程中，有毒的醛化合物会重新释放出来，进而引发细胞毒性、组织钙化、致癌致畸等毒副作用。尽管近年来已经有科学家专利技术出多种新型的化学交联法(比如使用多糖交联法)以提高明胶材料的抗水溶性和机械稳定性，但是这些方法采用的都是不可逆交联反应。一方面，交联程度太低，明胶材料无法抵抗水的溶解效应；另一方面，交联程度太高，明胶材料在人体中无法被降解。在食品包装和药物运输过程中，明胶材料应有足够的稳定性和抗水溶性，以便长期储存和应用。同时，人们期望：一但进入体系，明胶材料能够被降解吸收。
[0004]基于此，亟需一种明胶交联材料，能同时满足生物兼容性好、交联程度高又可控降解，以满足食品包装和药物运输等方面的需求。

技术实现思路

[0005]专利技术目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种交联改性的明胶材料及其制备方法，该明胶材料具有稳定交联、可控降解并且生成产本低，便于工业化生产和在食品包装和药物运输中应用。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种交联改性的明胶材料，所述明胶材料采用2
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羟乙基二硫化物分子链上的羧基与明胶分子链上的氨基反应获得。
[0008]进一步地，所述明胶预先制成明胶溶液，明胶溶液的浓度为10wt％。
[0009]进一步地，所述明胶溶液的制备方法是采用明胶溶于蒸馏水中，在室温下溶胀30min，磁力搅拌条件下在60℃恒温水浴配制而得。
[0010]进一步地，所述2
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羟乙基二硫化物与明胶的质量比为(1
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20)：(100
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300)。
[0011]进一步地，所述明胶材料的制备方法为，在室温条件下，将明胶溶液和2
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羟乙基二硫化物倒入凹槽内，用玻璃棒推膜，再将反应物置于25℃无水乙醇中，每隔30min更换无水乙醇，浸泡2h后，最后将反应产物放入干燥器内干燥，即得。
[0012]进一步地，所述明胶材料采用谷胱甘肽进行还原，实现可逆交联。
[0013]进一步地，所述明胶材料与谷胱甘肽还原时，2
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羟乙基二硫化物分子链上的二硫键断裂。
[0014]本专利技术还提供一种如以上所述任一项明胶材料在食品包装上的应用。
[0015]本专利技术还提供一种如以上所述一项明胶材料在药品运输或包装上的应用。
[0016]本专利技术的交联剂为2
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羟乙基二硫化物(NHS
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SS
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NHS)，其与明胶的交联原理如图1所示，主要分为三个过程：明胶分子链上的氨基，与NHS
‑
SS
‑
NHS分子链上的羧基反应而进行交联，从而形成致密且稳定的结构；在谷胱甘肽(GSH)等还原条件下，二硫键断裂，明胶与交联剂断开连接，从而实现交联的可逆控制；在交联明胶材料中加入不同浓度的还原剂，明胶材料在不同时间逐渐降解，可以实现对材料骨架的可调节降解。在交联过程中，明胶结构也并未发生改变，实现“无痕交联”，避免毒副产物的出现，有效的解决了化学交联剂生物相容性差的问题。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018](1)无痕交联：本专利技术的明胶与交联剂之间通过氨基与羧基缩合的方式而发生交联，不改变明胶整体骨架，极大程度提高明胶的各方面性能。
[0019](2)交联明胶材料改性效率高，生物相容性良好。以加入交联剂浓度为10mg/ml为例，纯明胶材料在37℃水中孵育3h便可完全溶解，而交联后明胶材料在相同条件下孵育20天仍保持其形态的完整。说明交联极大程度的提高了明胶材料的抗水溶性。通过生物相容性测试发现，细胞在交联明胶材料上生长的形态与在纯明胶材料上形态一致；通过细胞毒性实验发现，生长在交联明胶材料上的细胞具有良好的增殖活性；通过细胞凋亡实验发现，细胞在交联明胶材料上的存活率达到90％，明显高于对照组。本专利技术交联材料无毒副作用，并且效率效率高。
[0020](3)交联的可逆控制。本专利技术的交联剂分子链上存有二硫键，当在还原条件下，二硫键被破坏，交联剂与明胶停止交联反应，明胶材料在可控时间内便可破裂溶解，从而实现交联的可逆控制以及材料骨架的降解。
附图说明
[0021]图1是明胶与交联剂反应的原理图。
[0022]图2是明胶材料电泳图谱(A：SDS
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PAGE图谱；B：Native
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PAGE图谱)。
[0023]图3是不同程度交联明胶材料的杨氏模量和抗拉强度。
[0024]图4是不同程度交联明胶材料溶解率测试。
[0025]图5是交联明胶材料还原性测试图像(加入还原剂GSH浓度为A：0mg/ml；B：1mg/ml；C：2.5mg/ml；D：5mg/ml；E：10mg/ml)。
[0026]图6是交联明胶膜可调节维生素B2的负载和释放，其中A为不同程度交联明胶膜的维生素B2的负载率，B为不同程度交联明胶膜在在不同时间释放维生素B2。
[0027]图7是显微镜下观察细胞在不同程度交联明胶材料上的生长和形态(A：0mg/ml B：1mg/ml交联组；C：5mg/ml交联组；D：10mg/ml交联组)。
[0028]图8是MTT法测定细胞在不同交联程度明胶材料上的活性。
[0029]图9是细胞凋亡检测结果(a：对照组，b：0mg/ml c：1mg/ml交联组，d：5mg/ml交联组，e：10mg/ml交联组，f：细胞凋亡检测结果定量结果)。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术方案做进一步详细说明。如无特别说明，本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交联改性的明胶材料，其特征在于，所述明胶材料采用2
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羟乙基二硫化物分子链上的羧基与明胶分子链上的氨基反应获得。2.如权利要求1所述的一种交联改性的明胶材料，其特征在于，所述明胶预先制成明胶溶液，明胶溶液的浓度为10wt％。3.如权利要求1或2所述的一种交联改性的明胶材料，其特征在于，所述明胶溶液的制备方法是采用明胶溶于蒸馏水中，在室温下溶胀30min，磁力搅拌条件下在60℃恒温水浴配制而得。4.如权利要求1所述的一种交联改性的明胶材料，其特征在于，所述2
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羟乙基二硫化物与明胶的质量比为(1
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20)：(100
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300)。5.如权利要求1或2所述的一种交联改性的明胶材料，其特征在于，所述明...

【专利技术属性】
技术研发人员：何盛斌，王婧童，凌敏，陈泉志，崔兰玉，
申请(专利权)人：广西医科大学，
类型：发明
国别省市：